Spänningsfall (VD) uppstår när spänningen minskar i slutet av en kabelsträcka jämfört med startpunkten. Alla ledningar, oavsett längd eller tjocklek, uppvisar en viss resistans. Att leda en ström genom denna resistans resulterar i ett spänningsfall. När kabellängden ökar ökar även dess resistans och reaktans i direkt proportion. Följaktligen blir VD ett betydande problem i långa kabelinstallationer, såsom de i större byggnader eller på expansiva fastigheter som gårdar. Denna metod används ofta för att dimensionera ledare på lämpligt sätt i enfasiga, linje-till-linje elektriska kretsar och kan bestämmas med hjälp av en spänningsfallskalkylator.
Elektriska kablar, även om de leder ström, introducerar i sig resistans eller impedans i strömflödet. VD kvantifieras som spänningsförlusten som uppstår över en del av eller hela en krets på grund av kabelimpedans, mätt i volt.
För hög VD (Volym) inom en kabels tvärsnittsarea kan resultera i flimrande eller svagare ljus, suboptimal värmeprestanda och förhöjda motortemperaturer, vilket potentiellt kan leda till utbränning. Detta tillstånd tvingar lasten att arbeta hårdare med minskad spänning som driver strömmen.
Vilka faktorer bestämmer spänningsfallet?
VD bestäms av följande faktorer:
1. Ledarmaterial
Olika material har olika elektrisk ledningsförmåga. Till exempel är koppar en bättre ledare än aluminium.
2. Ledardiameter
En större ledardiameter förbättrar konduktiviteten eftersom det ger mer material för ström att flyta igenom.
3. Ledarlängd
Längre ledare har högre motstånd eftersom strömmen måste färdas ett större avstånd från källan till lasten.
4. Ledartemperatur
Temperaturen påverkar materialets ledningsförmåga, med vissa material som blir mer eller mindre ledande när temperaturen ändras.
5. Ström som bärs av dirigenten:
Spänningsfallet är direkt proportionellt mot strömmen som bärs av ledaren. Om strömmen fördubblas medan motståndet förblir detsamma, fördubblas också spänningsfallet.
6. Kretsanslutningar:
Anslutningar i en krets introducerar kontaktmotstånd, och dåliga anslutningar kan leda till ökat spänningsfall.
Se även: Vad är tomgångsspänning (Voc)?
Hur man beräknar spänningsfall
Det är viktigt att notera att VD-formeln varierar beroende på antalet faser i kretsen, antingen enfas eller trefas. I ekvationerna nedan använder vi följande variabler:
- Z: Ledarimpedans (ohm per 1,000 XNUMX fot eller ohm/kft)
- I: Lastström (ampere)
- L: Längd (fot)
Enfassystem: V-fall = 2 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Trefassystem: V-fall = 1.73 ×— Z ×— I ×— L / 1000
Vi dividerar dessa formler med 1 000 eftersom standardimpedansvärden anges för varje 300 meter, vilket omvandlas till ohm per meter. Kapitel 9 i NEC erbjuder ledaregenskaper baserade på en temperaturklassning på 75 °C.
För att illustrera processen, låt oss anta en enfas 120-V-krets med en ström på 22 A, en ledarimpedans på 1.29 ohm per 1,000 50 fot och en kretslängd på XNUMX fot. Spänningsfallet skulle vara:
Spänningsfall = (2 ×— 1.29 ohm/kft ×— 22 A ×— 50 fot) / 1 000 = 2.84 V
Procentuell VD = 2.84 V / 120 V = 0.0237 = 2.37 %
Om det finns flera ledare per fas, dividera ovanstående beräkning med antalet ledare per fas eftersom motståndet minskar. Till exempel, om det finns två ledare per fas i exemplet ovan, halveras resistansen, vilket resulterar i ett spänningsfall på 1.42 V (1.18%).
Läs också: Hur man beräknar VoC från solpaneler
Hur man kontrollerar spänningsfallet
Att uppnå fullständig eliminering av VD är ouppnåeligt eftersom alla material har inneboende elektriskt motstånd. Men flera strategier kan effektivt minimera det:
- Förbättra effektiviteten: Förbättra utrustningens effektivitet för att minska strömförbrukningen och därefter lägre spänningsfall.
- Felsökning: Identifiera och lös elektriska problem som orsakar onödig ström- eller resistansökning.
- Korrigera ledarstorlekar: Välj ledare på rätt sätt baserat på faktorer som ström, temperatur och bankapacitet.
- Centraliserad distribution: Placera elektriska huvudkomponenter centralt för att minimera ledningsavstånd inom byggnader.
- Balanserade belastningar: I trefassystem, säkerställ en balanserad lastfördelning för att förhindra ojämnt spänningsfall.
Måste läsas: Vad är nominell spänning?
